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循环流化床气化炉(循环流化床气化炉设计规范)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-06 20:27   点击:117  编辑:admin   手机版

1. 循环流化床气化炉设计规范

循环流化床锅炉包含五大系统:燃烧系统、物料循环系统、燃煤制备系统、风烟系统以及除渣、除灰系统,循环流化床锅炉结构如下:  锅炉主要由以下三大部分组成:炉膛;固体循环回路(主要由旋风分离器、回料器及外置流化床组成);尾部竖井。  循环流化床锅炉的心脏部件是炉膛,燃料和脱硫用的石灰石从这里给入。

一次风通过布风板进入炉膛,作为一次燃烧用风,同时向上的气流将固体粒子托起(被流化),并充满了整个炉膛容积。

二次风分两级送入炉膛,由此实现分级燃烧。高效旋风分离器将离开炉膛的固体粒子捕获下来,通过水冷锥形阀对固体粒子流量进行分配,一部分通过回料器直接送入下炉膛以维持主循环回路固体粒子平衡;另一部分从旋风分离器分离下来的固体粒子通过布置在类似鼓泡床中的外置式换热器放热后被送入炉膛。分离后含少量飞灰的干净烟气进入尾部竖井,经空气预热器和飞灰收集系统,最后由烟囱排入大气。  锅炉汽水系统:高压系统包括省煤器、锅筒、蒸发受热面和过热器。水循环系统采用自然循环。锅炉给水首先被引至布置在尾部烟道的省煤器进口集箱,逆流向上流经水平布置的省煤器管组后通过省煤器引出管进入锅筒。在启动阶段没有给水流入锅筒时,省煤器再循环管路可以将锅水从锅筒引至省煤器进口集箱,防止省煤器管子内的水静滞汽化。  循环流化床风烟系统:锅炉的燃烧需要相对较高的空气压头使颗粒在床内能得到流化,经过一二次风机出来的一二次风通过空预器后被送入炉膛。其它用风包括外置式换热器、回料器、冷渣器的流化风,其流化风均取自高压流化风机。空气预热器采用成熟的四分仓回转式空气预热器。  除渣、除灰系统:锅炉在正常运行过程中,大量的固体粒子在炉膛和分离器组成的主循环回路中不停的循环着。一部分极细的粒子随烟气一起到达尾部烟道,作为飞灰进入除尘器;而其余大部分粒子却被分离器捕获下来,通过回料器或外置式换热器回到炉膛。炉膛底部排渣经冷渣器冷却后排出。  此外,循环流化床锅炉还包含辅助燃料系统和燃煤制备系统。

2. 循环流化床气化炉设计规范要求

近年来该所致力于探索通过提高能源利用率,实现碳减排。

采用循环流化床气化技术建设的贵州宏盛化工气头改造项目,目前已成功应用于合成氨生产,仅一台气化炉就替换了十台固定床气化炉,并利用了当地煤质较差、传统技术不易气化的无烟煤,制气更加高效、清洁、廉价。

该技术最大的特点是“不挑煤”。利用循环流化床技术,可进行高效率的粉煤气化,相比传统的固定床技术,能耗与碳排放显著降低。

3. 循环流化床煤气化炉

德国人温克勒发明了第一台流化床锅炉,。

  循环流化床实验室成立于1981年,面向能源环境领域的重大需求,辛勤耕耘40年,在固体燃料的高效清洁利用、综合节能减排方面,开展应用基础研究和高技术开发工作,提出原创技术理论、突破核心关键技术、完成技术集成和工程示范,为技术产业化应用提供强有力的支撑。循环流化床燃煤锅炉、循环流化床生物质直燃发电锅炉、循环流化床煤气化炉等科技成果成功实现产业化,达到国际领先/先进水平。曾荣获中国科学院杰出成就奖、中国科学院科技促进发展奖、国家能源科技进步二等奖、教育部科学技术进步一等奖、中国科学院科学技术进步一等奖等省部级奖项。 

   

  

4. 循环流化床锅炉基础知识

1.

向床内和回料阀内填充物料,保证回料阀内物料足 够,炉料静止高度应保持在 600mm~800mm,这主要考虑 到做冷态流化试验及点火过程中床料的消耗,床层太 厚,不仅使油枪出力增大,耗油量大,点火风道温度升 高,延长加热时间,而且由于炉膛床层点火过程中处于 微流化状态,有可能造成局部流化不良,点火后期低温 结焦;床层太薄,一方面床料蓄热能力不够,点火后期 赶火升压,主汽温度迟迟上不来,延误并网时间,负荷 也不易带上;另一方面易造成床面吹穿,流化不良,如 果炉膛内存有大量未然尽煤,点火后期爆燃时,易造成 高温结焦。根据点火需要,应及时排除床料或补充床 料。

2.

在锅炉大、小修后,若砌砖及保温材料发生更换时, 锅炉启动前应进行烘炉操作。

3.

作好冷态流化试验,确定最底流化风速。试验结束 后,检查床面应平整,不得有“凹凸”现象,防止点火 过程中局部流化不良。

4.

上水至点火水位(正常水位线下 100mm)。若炉内原 已有水,应化验水质是否合格,炉水不合格应放掉重新 上水。

5. 循环流化床锅炉规程

正常是做冷态实验,然后根据实验数据绘制图表挂到控制室,然后对照图表对照锅炉运行参数,多少床料风大风小一目了然。

一般来说至少需要做8次左右,严格执行的话是32次往上,越多越好(不同料层厚度)。当然这么干太麻烦,大电厂估计是严格执行的,一般的热源厂,仅存在于理论上,冷态实验讲究的点火风一次,流化风一次,不讲究的随便任取其中之一项做一下,再差劲点的,有之前的数据照搬就是了。

反正轻易出不了事。

不过特殊情况需要极限压低负荷的话,就看个人平时的技术积累了,我曾经操作的极限是116mw的锅炉压到40mw左右坚持了六个多小时,没有结焦。

但鉴于每个人水平不同,我将近二十年的运行经验不能拿来要求一般的司炉,所以一些偏门散手的技术,不能乱说乱教,被东施效颦的话,出了事情不想背锅。

就简单说个安全靠谱的调节风量的法子吧。

循环流化床锅炉如果要压低负荷,首先就是在确保流化的前提下减少风量,尤其是流化风,但流化风不能太少,否则不流化事情更大条。如何在运行中确定实际最低流化风量呢?

新手的话,不低于冷态实验最低数据的四分之三,基本上不会出什么大问题,如果烟气温度足够高,压到三分之二也是勉强可以的。

当然这时应当勤排渣(减负荷的话,低料位才是王道),同时注意观察炉渣粒径,时不常的大风量吹个半分钟左右,会更加安全一些。我带徒弟时,基本思路就是这个,剩下的,用心当两年差,多观察盘面变化,基本上不用人教也都会了。

6. 流化床锅炉操作规程

一、锅炉点火应在得到值长的命令后进行,(大修后的锅炉应由厂总工程师批准方可启动)。

二、启动引风机,待电流恢复正常后,启动一次风机,调整引风量、一次风量使炉料开始流化,炉膛负压控制在100Pa左右;

三、先启动空压机,再启动点火油泵(每次投油前必须按本顺序操作,防止发生事故),调节点火油枪前油压在0.3~0.4Mpa,再调整点火燃烧风,混合风风门,投入点火器,开启油枪油门点火;

四、依次点燃两侧油枪,调整油门、燃烧风风门和雾化用压缩空气门,逐渐加大风量,保证燃烧良好;

五、待床温升至450℃左右时,开始少量给煤,同时打开送煤风门,当床温升高至800℃并继续往上升时,床料着火,可适时停止油枪,调整给煤量和风量以控制床温,待床温升至900℃并能稳定在900±50℃时,点火阶段结束。

注:

①若点火不着或熄火,立即关闭进油门,停止供油,同时增大引风量,通风5分钟后重新点火。

②点火1小时属于预热阶段,目的是使锅炉缓慢升温,防止产生过大热应力,因此油量应逐渐增大,不可升温太快,1小时后,将油枪油量加大,保持烟气温度在700~800℃之间,此时床温升高较快,要密切监视床层温度变化。

③调整一次风阀门,保证床内燃烧所需风量。停油后不要立即关闭流经燃烧室的各股风量,维持燃烧室通风降温,防止油喷嘴燃烧高温蓄热而烧坏,当燃烧室温度降至300℃以下时,再关闭雾化风,燃烧风、混合风。

④根据汽压、汽温的变化,及时关闭疏水门以及减温器投入。

⑤符合并炉条件,进行并炉操作,逐渐增加负荷,关疏水门、排汽门。

⑥撤油枪20分钟后,且排烟温度达到100度以上时,将电除尘电场投入。

⑦当锅炉出力达40%以上时,可启动二次风机,调整上、下二次风量和引风量,维持炉膛负压在—100Pa左右。

⑧点火过程中,注意各部膨胀指示器的指示,如指示异常,应查明原因及时消除。

⑨将点火到并炉增加负荷过程中的主要操作和发现的问题详细记录在运行日志内。

⑩锅炉点火至床温正常,一般在4小时左右。

第四节 锅炉升压

一、在升压过程中,应注意调整燃烧,保证炉内温度均匀上升,承压部件受热均衡、膨胀正常。

二、在升压过程中,严禁关小或关闭过热器出口联箱疏水门或对空排汽门赶火升压,以免过热器过热损坏。

三、在升压过程中,随着压力升高,逐步开启过热器向空排汽门,严格监视过热蒸气温度和过热器壁温,使过热蒸气温度不得超过额定值450℃,壁温不得超过其金属允许承受的温度。

四、在升压过程中,省煤器再循环门,必须进水时关闭,不进水时开启。

五、在升压过程中,应经常监视汽包水位的变化并维持正常水位。

六、在升压过程中,应利用膨胀指示器监视各承压部件的膨胀情况,如发现异常,应停止升压,并查明原因,在故障消除后,继续升压。

七、升压过程中的操作:

1、当升压至0.15~0.2Mpa时,关闭空气门,冲洗水位计。

2、当压力升至0.25~0.3Mpa时,通知热工人员冲洗压力表管校压力表,注意汽包水位,定期排污一次,联系汽机开锅炉主汽门旁路门进行暖管,当压力升至0.6~0.7Mpa时全开主汽门,关闭旁路门。

3、当压力升至0.3~0.4Mpa时,保持压力通知检修对检修后的法兰、人孔、手孔等处螺栓热紧。

4、当压力升至0.8~1.0Mpa时,投入连排。

5、根据蒸汽温度情况关闭疏水门。

6、当压力升至2.5~3.0Mpa时,定期排污一次。

7、当压力升至4.0~4.5Mpa时,冲洗汽包水位计,通知化学化验汽水品质,并对设备进行全面检查,调整过热蒸汽温度,准备并炉。

四、锅炉并炉的条件

1、锅炉设备运行正常,燃烧稳定。

2、过热蒸汽压力稳定,并略低于母管压力0.05-0.1Mpa。

3、过热蒸汽温度稳定,并保持在410℃以上,但不可超过450℃。

4、汽包水位在-50mm。

5、蒸汽品质合格。

五、锅炉并炉的操作步骤:

1.并炉时,应注意保持汽温、汽压和汽包水位,在并炉过程中,如引起汽轮机的主汽温度急剧下降或发生水冲击或管道剧烈振动等异常时,应立即停止并炉加强疏水,待恢复正常后,重新并汽。

2.并炉由班长指挥,派专人操作,密切监视当时的汽压、汽温情况。

3.主汽温度在430℃以上,且能保持汽温稳定时,可依次关闭所有疏水门和对空排汽门。

4.并炉后,逐渐增加负荷,速度控制在3-5t/min,当负荷达到60%时,可将水位、汽温、汽压自动投入,并观察自动调整的运行情况。

5.并炉结束后,应对锅炉机组进行一次全面检查,并将点火至并炉过程中的主要操作及所发现的问题,记录在有关的记录薄内。

7. 循环流化床锅炉设计

  1、循环流化床锅炉结构:;  锅炉采用单锅筒,自然循环方式,总体上分为前部及尾部两个竖井。前部竖井为总吊结构,四周由膜式水冷壁组成。自下而上,依次为一次风室、密相区、稀相区,尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、空气预热器。尾部竖井采用支撑结构,两竖井之间由立式旋风分离器相连通,分离器下部联接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬,前部竖井用敷管炉墙,外置金属护板,尾部竖井用轻型炉墙,由八根钢柱承受锅炉全部重量。;  锅炉采用床下点火(油或煤气),分级燃烧,一次风比率占50-60%,飞灰循环为低倍率,中温分离灰渣排放采用干式,分别由水冷螺旋出渣机、灰冷却器及除尘器灰斗排出。炉膛是保证燃料充分燃烧的关键,采用湍流床,使得流化速度在3.5-4.5m/s,并设计适当的炉膛截面,在炉膛膜式壁管上铺设薄内衬(高铝质砖),即使锅炉燃烧用不同燃料时,燃烧效率也可保持在98-99%以上。;  高温分离器入口烟温在800℃左右,旋风筒内径较小,结构简化,筒内仅需一层薄薄的防磨内衬(氮化硅砖)。其使用寿命较长。循环倍率为10-20左右。;  循环灰输送系统主要由回料管、回送装置,溢流管及灰冷却器等几部分组成。;  床温控制系统的调节过程是自动的。在整个负荷变化范围内始终保持浓相床床温850-950℃间的某一恒定值,这个值是最佳的脱硫温度。当自动控制不投入时,靠手动也能维持恒定的床温。;  保护环境,节约能源是各个国家长期发展首要考虑的问题,循环流化床锅炉正是基于这一点而发展起来,其高可靠性,高稳定性,高可利用率,最佳的环保特性以及广泛的燃料适应性,特别是对劣质燃料的适应性,越来越受到广泛关注,完全适合我国国情及发展优势。;  2、循环流化床锅炉的原理;  烟风系统:循环流化床锅炉系统通常由流化床燃烧室(炉膛)、循环灰分离器、飞灰回送装置、尾部受热面和辅助设备等组成。循环流化床锅炉系统通常由燃烧系统和汽水系统所组成,燃料在锅炉的燃烧系统中完成燃烧过程,并通过燃烧将化学能转变为烟气的热能,以加热工质;汽水系统的功能是通过受热面吸收烟气的热量,完成工质由水转变为饱和蒸汽,再转变为过热蒸汽的过程。;  循环流化床锅炉的烟风系统是循环流化床锅炉的风(冷风和热风)系统和烟气系统的统称。循环流化床锅炉的风系统主要由燃烧用风和输送用风两部分组成。前者包括一次风、二次风、播煤风(也称三次风),后者包括回料风、石灰石输送风和冷却风等。;  锅炉是在鼓泡床锅炉(沸腾炉)的基础上发展起来的,因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高,因此称作快速循环循环床锅炉。快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间,形成了一定的理论。要了解循环流化床的原理,必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床→湍流床→快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性以及传热特性。;  流态化:当固体颗粒中有流体通过时,随着流体速度逐渐增大,固体颗粒开始运动,且固体颗粒之间的摩擦力也越来越大,当流速达到一定值时,固体颗粒之间的摩擦力与它们的重力相等,每个颗粒可以自由运动,所有固体颗粒表现出类似流体状态的现象,这种现象称为流态化。;  对于液固流态化的固体颗粒来说,颗粒均匀地分布于床层中,称为"散式"流态化。而对于气固流态化的固体颗粒来说,气体并不均匀地流过床层,固体颗粒分成群体作紊流运动,床层中的空隙率随位置和时间的不同而变化,这种流态化称为"聚式"流态化。循环流化床锅炉属于"聚式"流态化。;  3、循环流化床锅炉的示图演示

8. 循环流化床锅炉技术标准与应用

表示该锅炉的额定蒸发量为每小时35吨,例如:UG-35/3.82-M1型锅炉,UG表示生产厂家,35表示额定蒸发量,3.82表示额定压力,M表示设计煤种,1表示设计序号。

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